2015高二化学人教版选修四学案24化学反应进行的方向

1、第四节化学反应进行的方向学习目标1.了解自发过程和化学反应的自发性。2.通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向。(难点)一、自发过程与自发反应1自发过程与自发反应的比较2.自发过程的规律(1)自发过程的逆方向相同条件下不自发进行。(2)体系趋向于从高能状态转变为低能状态。(3)体系趋向于从有序体系转变为无序体系。1“自发反应一定能自动进行，而非自发反应一定不能发生”，这句话对吗？【提示】不对。某些自发反应需要在一定条件下才能进行，例如甲烷的燃烧，需要点燃或加热才能反应。某些非自发反应具备了一定条件也能发生，

2、例如石灰石分解为CaO和CO2的反应为非自发反应，但在高温条件下就可以发生。二、化学反应进行方向的判据1焓判据放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，因此可用焓变来判断反应进行的方向。2熵判据(1)熵用来量度体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大。符号为S。(2)熵增原理在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号S)0。(3)熵判据体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。(4)同种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。3复合判据过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发

3、生和过程发生的速率，若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。2焓变H>0的反应一定能自发进行吗？熵变S<0的反应一定不能自发进行吗？【提示】均不一定。1易误诊断(1)自发反应一定容易发生，且反应速率很快。()(2)需要加热的反应都不能自发进行。()(3)S>0的过程一定能自发进行，S<0的过程一定不能自发进行。()(4)某反应在某一条件下正向能自发进行，则在该条件下其逆向必定不能自发进行。()【答案】(1)×(2)×(3)×(4

4、)2下列过程是非自发的是()A水由高处向低处流B煤炭的燃烧C铁在潮湿空气中生锈D室温下水结成冰【解析】自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。【答案】D3下列说法中正确的是()A凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的B自发反应一定是熵增的反应，非自发反应一定是熵减或熵不变的反应C自发反应在适当条件下才能实现D自发反应在任何条件下都能实现【解析】放热反应通常是自发进行的过程，但有些吸热反应也是自发的；自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变。过程的自发性只能用于判断过程进行的方向，是否能实现还要看具体的条件。要利用

5、焓判据和熵判据综合判断反应进行的方向，不能简单地单独使用。故选C。【答案】C4判断下列反应的熵值的变化，在每小题后面的横线上填上“增加”、“减小”或“无明显变化”。(1)2H2(g)O2(g)2H2O(l)_。(2)H2(g)Cl2(g)2HCl(g)_。(3)(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)NH3(g)_。(4)Cu(s)Cl2(g)CuCl2(s)_。【解析】判断熵值变化的依据是同温同压下，气态熵值液态熵值固态熵值，状态都是气态时，看物质的量的多少，物质的量越多，熵值越大。【答案】(1)减小(2)无明显变化(3)增加(4)减小学生分组探究判断化学反应进行方向的依据第1步探究问题

6、引入，自主探究1分别用焓判据、熵判据判断化学反应进行的方向时是否全面？【提示】焓判据、熵判据均不能全面判断反应是否自发。2反应是否自发进行与温度有关吗？它在复合判据中是如何体现的？【提示】有关。在复合判据中GHT·S。第2步阐述要点归纳，深化知识1化学反应方向与焓变的关系(1)能自发进行的反应多数放热(H<0)。如NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)2Na(s)2H2O(l)=2NaOH(aq)H2(g)CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(aq)(2)有些吸热反应也能自发进行(H>0)。如2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)NH4HCO

7、3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)(3)有些吸热反应常温下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行(H>0)。如CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)(4)结论：反应的焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。2化学反应方向与熵变的关系(1)许多熵增的反应在常温、常压下可以自发进行。如2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)(2)少数熵减的反应，在一定条件下也可以自发进行。如2Al(s)Fe2O3(s)=A

8、l2O3(s)2Fe(s)(3)有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。如CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)C(s，石墨)H2O(g)=CO(g)H2(g)(4)结论：反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。3复合判据(自由能判据)(1)体系的自由能变化(符号为G，单位为kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用作化学反应自发进行的判据，GHTS，当H<0，S>0时，反应自发进行；当H>0，S<0时，反应不能自发进行； 当H>0，S>0或H<0，S<0时，反应

9、是否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，高温时熵变影响为主。(2)坐标图像规律第3步例证典例印证，思维深化已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.3 kJ·molS160.4 J·(mol·K)1(1)该反应_(填“能”或“不能”)自发进行。(2)据本题反应数据分析，温度_(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为_。【解析】(1)GHTS178.3 kJ·mol1298.15 K×160.4×103

10、 kJ·(mol·K)1130.5 kJ·mol1>0，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应H>0、S>0，所以根据GHTS可知在温度较高的时候，G可能小于0。(3)根据GHTS<0时，反应可自发进行，则有：T>H/S1 111.6 K。【答案】(1)不能(2)能(3)1 111.6K第4步运用精选习题，落实强化1下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是()A化学反应的熵变与反应的方向无关B化学反应的熵变直接决定了反应的方向C熵值增大的反应都是混乱度增大的反应D熵值增大的反应都能自发进行【解析】熵值增大的反应，即S>0的反应容易

11、自发进行，所以熵变与反应的方向有关，A错；熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素，所以B错；S>0的反应不一定能自发进行，故D错。【答案】C2下列关于焓变的叙述中正确的是()A化学反应的焓变与反应的方向性无关B化学反应的焓变直接决定了反应的方向C焓变为正值的反应都是吸热反应D焓变为正值的反应都能自发进行【解析】H>0，说明反应为吸热反应，C对。焓判据只是判断反应方向的一个依据，所以A、B、D说法均片面。 【答案】C3下列说法正确的是()ACaCO3CaOCO2S<0BNH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJ·mol1能

12、自发进行，原因之一是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D某反应H<0，则该反应在任意条件下均可自发进行【解析】CaCO3CaOCO2由于生成气体，使熵增大(S>0)，A错误；由HTS<0时反应自发进行知，该反应能自发进行的主要原因是S>0(熵增)，B正确；焓变和熵变都与反应的自发性有关，应用复合判据HTS判断反应的方向，C错误；由HTS<0反应自发进行知，H<0、S>0时，在任意条件下反应自发进行，D错误。【答案】B4在化学反应A(g)B(g)2C(g)D(g)HQ kJ·mol1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。(1)Q_0(填“>、“<”或“”)。(2)熵变S_0(填“>”、“<”或